Biến chất thải nông nghiệp thành vật liệu xây dựng là sáng chế có nhiều tác động tích cực đến đời sống xã hội của một người thợ ở bang Oregon (Mỹ), đã được chuyển giao xuyên biên giới.
David Ward, một thợ mộc ở bang Oregon (Mỹ) được bác sĩ cho biết ông bị bệnh do tiếp xúc với hóa chất có trong vật liệu xây dựng. Vì thế, Ward quyết tâm tìm ra các loại vật liệu xây dựng không gây tổn hại đến sức khỏe con người. Ông biết rằng, gạch cổ truyền gồm bùn trộn với xơ sợi cây trồng mà người xưa dùng để xây nhà không có tác động xấu đến sức khỏe, nên bắt đầu nghiên cứu cách dùng rơm rạ, chất thải nông nghiệp sau thu hoạch để làm vật liệu xây dựng.
Trên thế giới đã có rất nhiều phương pháp sử dụng phế thải nông nghiệp để làm vật liệu xây dựng. Tuy nhiên, các phương pháp này đều đưa nguyên liệu từ đồng ruộng về nhà máy, nên tốn kém và phát sinh chất thải. Ý tưởng dùng phế thải nông nghiệp để sản xuất vật liệu xây dựng của Ward không mới, nhưng điểm khác biệt là “mang nhà máy ra đồng” thay vì mang nguyên liệu về nhà máy.
Sau nhiều năm nghiên cứu với sự hợp tác với ASET (Ashland School of Environmental Technology) và các đối tác, ý tưởng của Ward trở thành hiện thực với sự ra đời của hệ thống StrawJet - hệ thống di động bện sợi từ chất thải nông nghiệp, vào năm 2005.
Chu trình khai thác hệ thống StrawJet gồm 4 công đoạn:
Hình 2: Mẫu dây từ các phế thải nông nghiệp khác nhau. | | 
Hình 3: Các kiểu ghép dây để làm vật liệu xây dựng. |
Hình 4: Kết nối vật liệu xây dựng từ phế thải nông nghiệp theo thiết kế.
Hệ thống StrawJet rất linh hoạt, có thể tạo ra vật liệu xây dựng từ nhiều loại cây khác nhau như lúa mì, lúa gạo, bắp, thuốc lá, gai dầu, atisô, hướng dương, tre, lau sậy, cỏ… StrawJet hoạt động liên tục, thu gom nguyên liệu tại nơi trồng, bện chặt thành dây thừng có đường kính 5 cm (Hình 2). Dây thừng sẽ được đưa vào khuôn, gắn chặt với nhau bằng đất sét, bột giấy và các chất kết dính không độc hại. Dây thừng được ghép theo nhiều kiểu khác nhau để đảm bảo độ bền, tùy theo nhu cầu sử dụng (Hình 3). StrawJet hoạt động như một nhà máy tái sử dụng nguyên liệu, không ảnh hưởng đến môi trường. Đồng thời, nó còn có thể di chuyển đến nơi có nguồn nguyên liệu đầu vào, nên không phát sinh thêm các chi phí quản lý.
Vật liệu xây dựng được tạo ra từ StrawJet có ưu điểm là giá thành thấp; không sử dụng hóa chất độc hại, chất kết dính được dùng là những vật liệu từ thiên nhiên; có thể chịu được động đất; cách điện, cách nhiệt và cách âm tốt hơn dùng gạch và vôi vữa để xây dựng. Sáng chế này đã làm thay đổi hoàn toàn cách làm ra vật liệu xây dựng bền vững và có thể áp dụng nhiều nơi trên thế giới.
Năm 2005, hệ thống StrawJet được đăng ký bảo hộ độc quyền sáng chế với tên gọi “Mobile straw beam fabricator”, tác giả: David Ward và chủ sở hữu là Ashland School of Environmental Technology, số đơn 10/908.717 tại Cơ quan Sáng chế và Nhãn hiệu Hoa Kỳ (USPTO- United States Patent and Trademark Office); và Tổ chức Sở hữu trí tuệ Thế giới, số đơn PCT/US2005/027247.
Hệ thống StrawJet đang hoạt động trên đồng lúa (Ảnh: ASET/StrawJet Project)
Năm 2006, Công ty StrawJet Inc. được thành lập để thương mại và quản lý sáng chế StrawJet. Hệ thống StrawJet được thương mại gồm bốn hợp phần chính và các công cụ hỗ trợ kèm theo, đó là:
- Thu gom phế thải nông nghiệp.
- Bện dây thừng.
- Ghép dây thừng thành vật liệu xây dựng.
- Kết nối vật liệu xây dựng theo yêu cầu.
Năm 2008, Công ty StrawJet hợp tác với Đại học bang Washington (Washington State University) và Total Land Care (tổ chức phi lợi nhuận ở Malawi nhằm mục tiêu phát triển nền sản xuất nông nghiệp, an ninh lương thực và sinh kế cho các hộ nông dân qui mô nhỏ). Kết quả của sự hợp tác này đã cho ra đời chương trình thử nghiệm ở Malawi. Điểm độc đáo của chương trình này là sử dụng hệ thống StrawJet để giải quyết vấn đề khai thác gỗ bất hợp pháp vốn làm nơi đây mất 500 km2 rừng hằng năm. Lý do rừng bị phá ở Malawi vì nơi đây có hơn 150 ngàn kho hong khô lá thuốc lá làm bằng gỗ mỗi một cái kho như vậy cần gần một tấn gỗ và cứ khoảng hai hoặc ba năm phải làm lại kho mới, khá nhiều từ gỗ khai thác trái phép.
Chương trình thử nghiệm tổ chức một nhóm 10 lao động thủ công để huấn luyện sử dụng hệ thống StrawJet. Mỗi lao động chủ động làm việc tại vị trí của mình và được nhận lương theo việc làm, gồm thu hoạch cây thuốc lá, vận hành hệ thống StrawJet hay xây kho hong khô. Chương trình thử nghiệm được vận hành giống như một doanh nghiệp nhỏ. Kết quả là 1,5 tấn thân cây thuốc lá được tái chế để xây kho hong khô trong không đầy một tuần. Chương trình góp phần làm giảm nạn phá rừng và cải thiện môi trường ở Malawi, đồng thời chứng minh chất thải nông nghiệp có thể sử dụng ở những nước đang phát triển để quản lý rừng tốt hơn, giảm mức độ ô nhiễm và cải thiện đời sống cộng đồng.
Nhờ chương trình thử nghiệm ở Malawi, Công ty StrawJet và Total Land Care nhận được hỗ trợ của USAID (United States Agency for International Development). Hệ thống StrawJet cũng được triển khai để hỗ trợ những nông dân trồng lúa mì ở Oregon, nông dân trồng gai dầu ở Albarta (Canada) và nông dân trồng lúa ở California.
Tập huấn vận hành hệ thống StrawJet
Kết thúc chương trình ở Malawi, Công ty StrawJet khởi động nghiên cứu hệ thống động lực cho hệ thống StrawJet theo các hướng: từ thủ công đơn giản đến kết hợp điều khiển tự động bằng máy tính.
Công ty StrawJet liên kết với nhiều đối tác để cải tiến công nghệ. Hè năm 2009, Công ty bắt đầu hợp tác với CASBA (California Straw Building Association) và SOAIA (Southern Oregon American Institute of Architects) để ứng dụng sản phẩm từ hệ thống StrawJet làm vật liệu chèn bên trong tường xây nhà. Công ty cũng phát triển nhiều ứng dụng công nghệ StrawJet với Đại học Nam Oregon (Southern Oregon University) và Hiệp hội Sinh học Oregon (Oregon Bioscience Association). Thông qua thực hiện nhiều chương trình với các đối tác, Công ty StrawJet liên tục nghiên cứu những giải pháp mới để cải tiến công nghệ tốt hơn. Hoạt động nghiên cứu và triển khai là phần quan trọng trong chiến lược liên tục cải tiến công nghệ và hợp lý hóa để hệ thống StrawJet có thể sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới.
Sáng chế hệ thống StrawJet đã tạo ra phương pháp rẻ tiền để làm vật liệu xây dựng từ chất thải nông nghiệp, có khả năng làm thay đổi phương thức xây dựng và là giải pháp có tính cách mạng trong ngành xây dựng. Phương pháp độc đáo này tác động nhiều đến xã hội, nhất là ở những nước đang phát triển; giúp làm giảm nạn phá rừng, cải thiện môi trường và nâng cao đời sống người dân. Chỉ trong thời gian ngắn, StrawJet đã thu hút sự chú ý đáng kể trên thế giới.
PHƯƠNG LAN, STINFO số 11&12/2016
Tải bài này về tại đây.